检索结果-内蒙古大学图书馆

气候与环境研究 2016年第5期21卷 557-566页

作者：王鹏飞毕淑婷中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

研究了Lorenz非线性系统中使用的集合平均方法来减小计算误差的效果,通过检查5组数值试验(每组20个样本)的结果发现:集合平均对计算误差的减小和消除不如高精度算法有效,这主要体现在以下几方面:1)普通的算法和双精度的计算环境中,若截... 详细信息

研究了Lorenz非线性系统中使用的集合平均方法来减小计算误差的效果,通过检查5组数值试验(每组20个样本)的结果发现:集合平均对计算误差的减小和消除不如高精度算法有效,这主要体现在以下几方面:1)普通的算法和双精度的计算环境中,若截断误差是主导误差(当初值误差很小时),各集合的平均结果并不收敛于真值,而是收敛于含截断误差的数值解;2)若初值误差为主导时,系统受到初值误差增长规律的影响,数值解收敛于由初值误差主导的误差解;3)这两种误差量级接近的时候,两种误差都无法消除掉。对解的统计特征进行研究表明,可信的数值解与含计算误差的数值解有许多相似的地方,但是与集合平均的数值解有很大不同,同样说明了集合平均不适用于减小计算误差这样的问题。此外,试验结果表明即使数值解的概率分布形式基本正确,也不能保证数值解是正确的。

关键词：集合平均计算误差统计特征 Lyapunov指数

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春节人口迁移的气候效应:以郑州为例

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气候与环境研究 2016年第1期21卷 41-46页

作者：吴凌云张井勇远芳中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 中国气象局国家气象信息中心北京100081

目前,我们对人类活动通过温室气体、气溶胶和土地利用对气候产生重要影响已经获得了很多认识。但是,人口迁移流动在多大程度上能够影响气候尚不清楚。中国春节期间的人口大迁移是世界上每年最大规模的人类迁徙。利用城市站和参考站的气... 详细信息

目前,我们对人类活动通过温室气体、气溶胶和土地利用对气候产生重要影响已经获得了很多认识。但是,人口迁移流动在多大程度上能够影响气候尚不清楚。中国春节期间的人口大迁移是世界上每年最大规模的人类迁徙。利用城市站和参考站的气温差表示城市热岛强度,以一个典型中国中部大城市—郑州为例,研究了春节人口大迁移对城市热岛效应的影响。结果表明,2005~2013年平均的春节周日平均、日最高和日最低温度郑州站与中牟站的差分别为0.16°C、0.29°C和-0.03°C,比春节周前2~4周和春节周后2~4周的平均值低了0.50°C、0.06°C和0.66°C。相对变化而言,日平均、日最高和日最低温度的差分别降低了76%、16%和105%。春节周日平均和日最低温度的差的变化都通过了99%的信度检验。

关键词：春节人口迁移城市热岛气温郑州

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北京城区夏季污染建立、维持、消退的天气过程

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气候与环境研究 2016年第4期21卷 479-489页

作者：赵文灿胡开明黄刚陈元昭成都信息工程大学四川省高原大气和环境重点实验室/大气科学学院成都610225 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 全球变化研究协同创新中心北京100875 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 深圳市气象台深圳518040

利用北京城区污染观测站2006~2013年夏季可吸入颗粒物PM10逐日浓度检测资料,挑选所有PM10浓度大于150μg/m^3的个例,合成分析华北及北京地区风场变化情况,发现风速在污染当天变化不明显,南风与PM10的相关性普遍为正,污染当天各区南风增... 详细信息

利用北京城区污染观测站2006~2013年夏季可吸入颗粒物PM10逐日浓度检测资料,挑选所有PM10浓度大于150μg/m^3的个例,合成分析华北及北京地区风场变化情况,发现风速在污染当天变化不明显,南风与PM10的相关性普遍为正,污染当天各区南风增加较大,太行山一带甚至增长了5倍。南风异常可能会使河北、山东等地污染物向北京输送,造成北京大气污染。同时我们分析北京夏季空气污染时大气环流特征。在500 h Pa与200 h Pa,北京和内蒙古上空有显著的高压异常。在850 h Pa,环流场表现为东正西负的高度场异常,其中北京在正负异常分界线上。低层气压梯度异常会造成北京和以南地区南风异常。同时,我们发现北京污染天气伴随的高空环流异常具有准定常特征。在污染前4天,蒙古上空存在一个显著的高层高压异常。该高压异常增强并向南延伸,在污染当天控制北京和内蒙古。在污染消退期,该异常也逐渐消退。但在消退后第四天,北京和内蒙古上空依然受高压异常控制。这表明北京夏季污染和高空准定常环流异常有关。

关键词：风场输送 PM10浓度合成分析华北地区高度场异常

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从春节前后热岛强度变化推算人类活动对温度的影响

从春节前后热岛强度变化推算人类活动对温度的影响

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第33届中国气象学会年会

作者：窦晶晶苗世光吴凌云张井勇中国气象局北京城市气象研究所中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心

本文利用北京近5年(2010-2014年)高密度自动站逐时观测数据,研究了春节前后北京城市热岛变化特征,重点关注热岛的时间以及精细化水平空间分布特征,分析人口迁移对城市热岛的影响,进而揭示人类活动对城市温度影响的强度,为提高北京春节... 详细信息

本文利用北京近5年(2010-2014年)高密度自动站逐时观测数据,研究了春节前后北京城市热岛变化特征,重点关注热岛的时间以及精细化水平空间分布特征,分析人口迁移对城市热岛的影响,进而揭示人类活动对城市温度影响的强度,为提高北京春节气温精细化预报、疏散非首都功能、优化城市布局和结构、城市的可持续发展等提供了科学依据。研究表明,春节周热岛强度在白天人类活动频繁的时段(10:00～16:00,北京时)低于春节前、后。春节周期间,由人口迁移造成的日最高温度热岛强度降低幅度为0.31℃,远大于日最低温度热岛强度减小幅度(0.08℃).春节周与春节前、后热岛差值的水平空间分布与城市人口分布、功能区分布密切相关,日最高温度热岛强度在三~四环之间减少幅度最大(减小66.7%)。中关村高科技园区、朝阳中央商务区(CBD)、亦庄高科技园区等人类活动频繁、外来人口聚集的地区,春节周热岛强度显著低于春节前、后。

关键词：城市热岛人口迁移春节北京

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陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

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大气科学 2015年第4期39卷 827-838页

作者：李倩孙菽芬中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤... 详细信息

土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型,并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式,研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明,由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地,在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中,与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B,对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出,它的增加会引起导水率的大大下降,从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显,使土壤的结冰(融化)过程延迟,土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升),因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。

关键词：陆气相互作用土壤湿度土壤垂直非均匀性土壤冻融 Clapp-Hornberger 关系式土壤孔隙大小分布参数

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正交地形追随坐标系中平流误差的对比分析

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科学通报 2015年第32期60卷 3144-3152,1页

作者：李艺苑李锦熙王斌邹勋中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 清华大学地球系统科学研究中心地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084 南京大学大气科学学院南京210093

通过2组线性平流试验,分析随地形复杂度和空间分辨率增加,正交地形追随坐标系(OS坐标)中平流误差的变化.第一组试验采用3种地形,即:单峰、三峰和五峰的波状地形,第二组试验采用5种水平(垂直)分辨率,对比分析OS坐标和经典地形追随坐标系... 详细信息

通过2组线性平流试验,分析随地形复杂度和空间分辨率增加,正交地形追随坐标系(OS坐标)中平流误差的变化.第一组试验采用3种地形,即:单峰、三峰和五峰的波状地形,第二组试验采用5种水平(垂直)分辨率,对比分析OS坐标和经典地形追随坐标系的混合版本(HS坐标)的平流误差.第一组多地形试验表明:单峰试验中,OS坐标与HS坐标的平流误差接近;三峰试验中,OS坐标的平流误差略小于HS坐标的平流误差;五峰试验中,OS坐标的平流误差远小于HS坐标的平流误差.其原因是,HS坐标生成的非正交网格,与OS坐标生成的正交网格,在五峰地形条件下差异最明显.这说明,在简单地形条件下,由于OS坐标和HS坐标的网格差异小,OS坐标减小平流误差的效果不明显,在复杂地形条件下,两者计算网格差异明显,相比HS坐标,OS坐标能显著减小平流误差.第二组多分辨率试验表明:OS坐标的平流误差始终小于HS坐标的平流误差,且垂直分辨率越高,效果越明显.两组理想试验的结果说明,OS坐标有可能减小高分辨率模式中,复杂地形区域的平流误差.

关键词：地形追随坐标 (σ坐标) 平流误差垂直计算网格非正交陡峭地形

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欧亚大陆积雪覆盖率的模拟评估及未来情景预估

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气候与环境研究 2015年第1期20卷 41-52页

作者：夏坤王斌清华大学地球系统数值模拟教育部重点实验室/清华大学地球系统科学研究中心北京100084 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

基于国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)历史模拟试验(historical run)的模式输出结果以及遥感数据,采用相关分析、均方根误差、标准差等统计方法,评估了13个气候(或地球)系统模式对欧亚大陆积雪覆盖率的模拟能力,在此基础上,采用多... 详细信息

基于国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)历史模拟试验(historical run)的模式输出结果以及遥感数据,采用相关分析、均方根误差、标准差等统计方法,评估了13个气候(或地球)系统模式对欧亚大陆积雪覆盖率的模拟能力,在此基础上,采用多模式集合平均的方法对未来不同温室气体排放情景下(rcp2.6、rcp4.5和rcp8.5)欧亚大陆积雪覆盖率的变化进行预估。结果显示:尽管各模式模拟的积雪覆盖率在高原地区与观测差异较大,但总体看来模式能够对欧亚大陆积雪覆盖率的空间形态、季节变化及年际变化特征做出较好地模拟。未来预估结果表明,多模式集合平均预估的欧亚大陆积雪覆盖率从2006年到2040年左右减少趋势非常明显,且不同排放情景下模式模拟的积雪减少速率非常接近;然而,大约从2040年之后,不同排放情景下的积雪覆盖率减小趋势的差异越来越大,rcp2.6和rcp4.5下积雪覆盖率的变化趋于平缓,而rcp8.5情景下,积雪覆盖率一直减少,冬季、春季和秋季都明显减少,减少最显著的区域位于西欧和青藏高原地区。由此可见,控制温室气体的排放对于未来欧亚大陆积雪的变化是至关重要的。

关键词：积雪覆盖率欧亚大陆 CMIP5试验评估

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时间滑动相关方法在SST可预报性及可信计算时间研究中的应用

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气候与环境研究 2015年第3期20卷 245-256页

作者：王鹏飞丁兆敏林鹏飞黄刚中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 全球变化研究协同创新中心北京100875 中国科学院大学北京100049

将时间滑动相关方法 STC（sliding temporal correlation）用于研究混沌系统和海洋环流模式的可信计算时间RCT（reliable computation time）,Lorenz混沌系统的数值试验表明用STC求得的可预报时间和可信计算时间,与使用传统误差限方法... 详细信息

将时间滑动相关方法 STC（sliding temporal correlation）用于研究混沌系统和海洋环流模式的可信计算时间RCT（reliable computation time）,Lorenz混沌系统的数值试验表明用STC求得的可预报时间和可信计算时间,与使用传统误差限方法所得结果一致,证明了其有效性。对海洋环流模式LICOM和NEMO的研究发现：1.当海洋模式以非耦合的方式运行时,试验的结果表明其海表温度SST的可信计算时间较长,平均达到6个月以上,这主要是由于海洋模式的运行过程中,采用恢复性边界条件使模拟结果不会太过偏离观测值。对于强迫场从1月开始的试验,LICOM模式的SST可信计算时间在赤道东太平洋和西北太平洋地区存在RCT低值区,其数值不超过2个月。而NEMO模式在赤道太平洋地区全是RCT高值区,NEMO模式的RCT低值区域出现在赤道外的太平洋和大西洋中纬度地区,强迫场从7月开始的试验,RCT纬向平均分布与1月有相反的形式。2.海洋模式以耦合方式运行时,由于去掉了恢复边界条件作用,海洋模式预报的SST可信计算时间明显减小,年平均RCT为1个月左右。按季节平均得到的RCT变化不大,在30～40天之间,RCT的大值区春季位于南半球,而秋季位于北半球,可达2个月以上。耦合模式中所模拟的500 h Pa高度场的RCT与单独运行的大气模式所得结果相差不大,仍在2周以内。3.无论是按季节平均还是按海区平均所得到的RCT分布,都在30～60天左右,只有极少数区域在特定季节可以达到80天以上,这说明在海气耦合模式中,由于计算不确定造成的可预报上限一般不超过2～3个月,这比使用资料分析得到可预报期限短很多,因此根据木桶原理,RCT可能是制约海气耦合模式SST预报能力的一个重要因素。

关键词：可信计算时间木桶原理混沌动力系统海洋环流模式

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中国最高、最低温度及日较差在海拔高度上变化的初步分析

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大气科学 2015年第5期39卷 1011-1024页

作者：董丹宏黄刚成都信息工程大学大气科学学院成都610225 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 中国科学院大气物理研究大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 全球变化研究协同创新中心北京100875

本文利用中国740个气象台站1963～2012年均一化逐日最高温度和最低温度资料，分析了中国地区最高、最低气温和日较差变化趋势的区域特征及其与海拔高度的关系。结果表明：近50年气温的变化趋势无论是年或季节变化，最低温度的增温幅度... 详细信息

本文利用中国740个气象台站1963～2012年均一化逐日最高温度和最低温度资料，分析了中国地区最高、最低气温和日较差变化趋势的区域特征及其与海拔高度的关系。结果表明：近50年气温的变化趋势无论是年或季节变化，最低温度的增温幅度都高于最高温度，且其增温显著区域都对应我国高海拔地区。除了春季，其他季节最高、最低温度及日较差的升温幅度随着海拔高度的升高而增大，其中最高温度的变化趋势与海拔高度的相关性最好。同一海拔高度上，最高、最低温度在不同年代的增幅具有不一致性：20世纪80年代，二者变化幅度最小；20世纪90年代，二者增幅最大，尤以低海拔地区最为明显。2000 m以上高海拔地区：最高温度和最低温度的变化趋势在20世纪90年代以前变化较小，而在近十年增幅十分明显；日较差季节变化大：夏季减小，冬季增加。20世纪90年代以前，最高、最低温度随海拔高度变化不大，而近20年随海拔高度升高，最高、最低温度的变化趋势几乎都是先减小后增加。高海拔地区比低海拔地区对全球变化反应更明显。

关键词：最高温度最低温度日较差海拔高度变化趋势

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城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响研究

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大气科学 2015年第5期39卷 911-925页

作者：张珊黄刚王君刘永贾根锁任改莎中国科学院大气物理研究大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 全球变化研究协同创新中心北京100875 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 石家庄市鹿泉区气象局石家庄050200

本文利用京津冀地区24个气象站的日降水资料和耦合有单层城市冠层模式（SLUCM）的中尺度数值模式 WRF 的模拟结果，研究了城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响。结果表明，在京津冀城市面积迅速增长的近三十年（1981～2010），该地... 详细信息

本文利用京津冀地区24个气象站的日降水资料和耦合有单层城市冠层模式（SLUCM）的中尺度数值模式 WRF 的模拟结果，研究了城市地表特征对京津冀地区夏季降水的影响。结果表明，在京津冀城市面积迅速增长的近三十年（1981～2010），该地区大部分站点的降水量都呈现减少的趋势，减少最明显的站点主要集中在京津唐城市区域，其中≥50 mm的降水量减少趋势占总降水量减少趋势的50%以上。城市扩张可能是造成京津冀降水时空格局改变的因素之一。通过对比分析控制试验与敏感性试验的模拟结果，发现城市化引起的地表特征的改变使北京、天津、唐山主要城市地区的降水量和降水频次都有明显减少，而城市群下风向的降水量和降水强度则明显增加和增强，其中50 mm以上等级的降水量变化最为显著，贡献率在60%以上。城市地表特征使北京、天津和唐山地区50 mm以上等级降水量的百分比下降了6%～20%，下风向地区增加了8%。城市地表特征也影响了主要城市和城市群下风向地区降水量的日变化结构，使北京和唐山几乎所有时段的降水量都有所减少，而城市群下风向降水量的增加主要发生在白天。研究发现城市地表特征对深对流的抑制（加强）可能是造成京津冀地区降水减少（增多）的重要原因，而由于城市地表蒸发量的改变引起的潜热通量和对流有效位能的改变则可能是引起深对流变化的重要因素。

关键词：京津冀城市地表特征城市化降水

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